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钒页岩是我国重要的含钒资源,目前关于页岩提钒工艺的研究大多集中在化学浸出方面。微生物冶金技术由于其节能、环保、成本低等优点受到人们的普遍关注。现有关于微生物提钒的研究表明,微生物浸出含钒页岩具有一定的可行性,但是该类研究仍比较少,其浸出工艺及机理还有待完善。因此,本研究以湖北郧西含钒页岩脱碳样为研究对象,用氧化亚铁硫杆菌浸出页岩中的钒,确定最佳工艺参数,分析微生物浸出过程中钒的浸出规律。为了有效利用矿物中的钒资源,采用微生物-化学联合浸出工艺,在降低酸耗、能耗的同时提高钒的浸出率。 结果表明:用氧化亚铁硫杆菌浸出含钒页岩,在初始pH2.0,矿浆浓度20g/L,亚铁添加量5g/L、接种量10%的条件下浸出1.2天,钒的浸出率可达62.39%,与无菌对照相比,钒浸出率提高20%以上。然而微生物浸出后,页岩中硅酸盐矿物中的大部分钒以及少部分游离氧化物中的钒仍在浸出渣中,为了进一步回收这部分钒,将微生物浸出渣在浸出温度70℃、硫酸浓度5%、液固比1mL/g的条件下浸出1h,微生物-化学联合浸出工艺的浸出率能达到70.6%,比同等条件下页岩脱碳样酸浸工艺的浸出率高15.24%,而酸浸工艺在90℃用20%的硫酸浸出1h后,钒浸出率才达到71.28%,说明联合浸出工艺的酸耗及能耗都低于酸浸工艺。因此,联合浸出工艺适用于处理该含钒页岩。 微生物浸出过程中钒的浸出率出现先上升后下降的现象。通过对浸出液及浸出渣的成分和物相检测分析发现:浸出前期页岩中游离氧化物溶解,大部分V(Ⅳ)和V(Ⅴ)被浸出,而硅酸盐矿物中的V(Ⅲ)仍留在矿渣中;浸出后期钒浸出率下降主要是因为铁水解生成的黄钾铁矾沉淀会包裹矿石阻碍钒的浸出,同时铁矾沉淀导致浸出液中的钒以吸附和共沉淀的方式沉下来。